数控加工中心刀具选择与切削用量的确定分析

数控加工中心刀具选择与切削用量的确定分析

孙启托

佛山市国荥先达车用空调及冷却部件有限公司528100

摘要：数控加工中心的刀具和切削用量的选择是很重要的，刀具和切削用量选择合理可以有效促进加工零件的质量，提高生产效率，否则，将会影响加工工作的正常运行，影响加工零件的质量，甚至会影响到机床功效的发挥，影响到安全生产工作的有效开展。因此，在加工程序编制过程中，应选择合理的刀具和切削用量，以提高切削工作效率，提高加工零件的质量，降低成本，实现应用的经济效益。

关键词：数控加工中心；刀具选择；切削用量；高速钢；硬质合金；金刚石

引言

机床要使用刀具完成切削加工，所以刀具的选用决定了切削的数量和零件的质量，且机床能否正常运行和生产有关。因此，在编写加工工序时，选用相对应的刀具与切削用量，能够保证切削的数量与零件质量，同时能保证在规定成本内取得较高收入。本文简单介绍了数控加工刀具种类及性能，分析数控加工的刀具选择和切削用量选择，同时也对刀具切削用量的确定进行了研究。只有在实际切削过程中，将切削深度以及切削速度和切削的供给量进行确定，这样才能够全面提升数控加工的生产质量和生产效率。

一、数控加工常用刀具的种类及性能

数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④铣削刀具等。

刀具材料应具备的性能：

（1）高硬度。刀具材料的硬度应高于工件的硬度，常温硬度应在HRC68以上；

（2）足够的韧性。承受切削力、振动和冲击；

（3）高耐磨性。耐磨性是材料抵抗磨损的能力；

（4）高耐热性。刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；

（5）良好的工艺性。

二、数控加工刀具的选择

刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用

球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的最小曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。

在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

三、切削用量选择

在数控加工中，切削用量的选用是最为关键的环节，它直接影响加工效率和加工质量的提高。合理地选择切削用量需要理论和实践相结合，在实践中不断摸索实验，才能更好地总结、归纳出比较合适的切削用量。切削用量主要包括背吃刀量和侧吃刀量、进给速度和切削速度。从刀具的耐用度考虑，切削用量的选择方法是先选背吃刀量，其次是进给速度，最后确定切削速度。下面就在平时的工作中遇到的加工参数进行分析：

第一，在机床型号为DMC635V的机床，加工厚度为20mm，材料为12Cr2Mo的工件上钻1.2mm的通孔。

刀具选择：1.2mm的高速钢钻头，注意钻头切削刃是否均匀对称。

背吃刀量：每钻深0．5nun提刀排屑法。

进给速度：Vf=5mm／min。

切削速度：n=5000mm／min。

实现加工工艺要求，顺利完成加工任务。

第二，在VMCI250型号机床上，加工材料为5CrNiMo热锻模具，调质硬度为500HBW的狭长槽，深度为170mm的工件精加工，加工余量为单边0.1～0.15mm。

刀具选择：O20mmR5的牛鼻刀，刀具长度为250mm镶齿硬质合金刀。

背吃刀量：0.1mm

进给速度：Vf=1800mm。

切削速度：n=3000mm／min，采用顺铣的加工方法。

程序开头加G64连续加工指令，顺利完成加工生产任务，并保证较好的加工光洁度，得到用户的肯定。

第三，在VMC1250型号机床在685钢板调质硬度在460HBW，厚度8mm的钢板上钻672个10的阵列通孔，考虑加工成本核算和加工效率。

方案1：刀具选择：10mm优质高速钢钻头，每支46元。

背吃刀量：一次钻通。

进给速度：Vf=10mm／min。

切削速度：n=180r／min。

钻头在刃磨较好的情况下，一次最多钻2O多个孔。

方案2：刀具选择：10mm硬质合金钻头，每支360元。

背吃刀量：一次钻通。

进给速度：Vf=30mm／min。

切削速度：n=600r／min。

钻头一次最多钻500左右个孔。

方案3：刀具选择：10mm硬质合金涂层钻头，每支630元。

背吃刀量：一次钻通。

进给速度：Vf=9Omm／min。

切削速度：n=1200r／min。

钻头一次最多钻约2000个孔。这也充分地说明，使用价格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效率的提高和数量的增加，恰恰是效益的增加。

四、数控中心刀具切削用量的确定

4.1切削的深度确定

切削深度的控制在机床生产作业中，是一项比较常见的切削控制措施，只有在实际生产过程中，加强对切削的深度控制，这样才能够全面提升数控加工中的切削深度控制，并且在切削深度的控制下，全面提升数控加工的精准性。也就是说在实际加工过程中，要运用最少次的切削来完成切削的速度和效率提升，这就对切削的深度以及在切削过程中应该具有的切削能力。因此在实际数控中心的加工过程中为了保障加工的精准性和加工表面的粗糙程度，就要在实际加工的过程中，加强对切削深度进行管控。

4.2切削的速度确定

切削速度的控制也是提升数控加工效率的一项重要途径，只有在实际加工过程中，运用科学完善的管理措施去实施数控加工中的切削速度控制，这样才能够在切削速度的控制中，全面提升数控生产的效率。在实际加工过程中，切削的速度和切削的材料之间是具有很大的关联性的，只有保障在实际的生产过程中，能够全面而又有效地将切削的速度控制和切削的材料匹配，这样才能够全面地提升生产加工的质量和效率。以DMC635V（机床号）为例在实际生产过程中，对切削速度的控制是非常严格的，只有在实际的生产过程中，全面地将切削速度控制在合理的范围内，这样才能够全面而又稳定地提升相关的生产作业工序。并且保障在生产工序的提升中，能够提升数控加工的质量和效率。DMC635V（机床号）在其实际生产加工中，采用的是Φ1.2mm钻头，在实际加工过程中，其加工的切削速度为5000mm•min，而与其相对的VMC125（机床号）在其实际加工过程中，采用的切削速度是3000mm•min。由此可见两种不同的切削速度在实际的生产中，表现出的生产能力也是不完全相同的。

4.3切削的进给量确定

切削进给量的确定是在数控加工中的另一项重要因素，只有在实际的加工中，能够及时有效地将切削的进给量进行控制，这样才能够在控制中，全面地掌握好生产的工序应用实施。一般情况下，切削进给量的确定是根据被切削的材料来确定的。在实际切割过程中，假如切割的材料表面粗糙要求较低，在实际生产的过程中就可以适当的加强对切削进给量的控制。如果对材料的切削表面要求比较严格，就应该在实际切削过程中，运用科学合理的切削速度去控制切削进给量。在进给量的控制中，运用好切削的深度和速度，这样才能够在三者的有机协调下，全面提升切削的数控生产能力。

五、结束语

综上所述，在现代化数控技术发展过程中，要想全面地提升数控加工的速度和质量，就应该在实际加工的过程中，针对加工中的刀具和刀具的切削用量控制进行研究，这样才能够在研究过程中，找准数控加工中的技术应用需求，以及在实际过程中针对数控加工中心的切削用量控制，只有在机床加工中，全面地将切削的用量和切削速度控制好，这样才能提升机床车间生产加工的效率。

参考文献：

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